ข้อกำหนดการออกแบบสำหรับข้อต่อเหล็กเสริม-ขนาดและวัสดุ

สารบัญ [ซ่อน]

เหล็กข้อต่อ (Rebar Connectors) หรือที่รู้จักกันในชื่อระบบต่อพ่วงเชิงกล มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กสมัยใหม่ แม้ว่าจะมีการนำไปใช้อย่างแพร่หลายในโครงการโครงสร้างพื้นฐานและอาคารต่างๆ แต่ที่น่าสนใจคือ ปัจจุบันยังไม่มีมาตรฐานการออกแบบระดับโลกที่เป็นหนึ่งเดียวกัน

ไม่มีข้อกำหนดการออกแบบมาตรฐานเดียวสำหรับข้อต่อเหล็กเส้น

แต่ละประเทศใช้มาตรฐานที่แตกต่างกัน

ASTM - สหรัฐอเมริกา
BS - ยุโรป
GB - จีน
GOST - รัสเซีย
IS - อินเดีย เป็นต้น

โดยทั่วไปมาตรฐานเหล่านี้จะเน้นที่ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพมากกว่าการระบุโครงสร้างการออกแบบที่ชัดเจน ซึ่งทำให้เกิดความยืดหยุ่น แต่ก็นำไปสู่ความไม่สอดคล้องกันของมาตรฐานระหว่างผู้ผลิตข้อต่อเหล็กเส้นรายต่างๆด้วย

แม้ว่าขนาดและข้อกำหนดจะไม่เป็นมาตรฐานเดียวกัน แต่ลักษณะพิเศษของข้อต่อเหล็กเส้นที่ใช้กับเหล็กเส้นเสริมแรงนั้น หมายความว่าพวกมันเชื่อมโยงกับขนาดและประสิทธิภาพของเหล็กเส้นโดยธรรมชาติ

บทความนี้จะพิจารณาประเด็นดังกล่าวจากมุมมองของเหล็กเส้น โดยให้รายละเอียดเกี่ยวกับขนาดและข้อกำหนดการออกแบบของข้อต่อเหล็กเส้น ปัจจัยเหล่านี้จะต้องได้รับการประเมินอย่างรอบคอบก่อนที่จะปรับแต่งข้อต่อเหล็กเส้น เพื่อเลือกระบบเชื่อมต่อเหล็กเส้นที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแต่ละโครงการ

ข้อกำหนดการออกแบบข้อต่อเหล็กเส้น

ปัจจัยสำคัญในการออกแบบข้อต่อเหล็กเส้นของ Cheeron

ขนาดที่เหมาะสมช่วยให้มั่นใจว่ารอยต่อมีความแข็งแรงเท่ากับหรือมากกว่าเหล็กเส้นหลัก

การออกแบบเส้นผ่านศูนย์กลาง - เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกและภายใน ใช้เพื่อรับประกันความแข็งแรงและการถ่ายเทน้ำหนัก

ความยาว เพื่อให้แน่ใจว่ามีการประกบกันที่เหมาะสม

การออกแบบเกลียวใน - ระยะพิทช์, รูปแบบเกลียว, ความแม่นยำของเกลียว

การเลือกวัสดุ

ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการออกแบบข้อต่อ

ขนาดของข้อต่อเหล็กเส้นต้องตรงกับเส้นผ่านศูนย์กลางและเกรดของเหล็กเส้น ปัจจุบันข้อกำหนดของเหล็กเส้นเสริมแรงในท้องตลาดค่อนข้างซับซ้อน ยกตัวอย่างข้อกำหนดเหล็กเส้นของอเมริกาดังนี้:

1. การทำความเข้าใจเกี่ยวกับเส้นผ่านศูนย์กลางของเหล็กเส้นเสริมแรง

ในมาตรฐานอเมริกา (ASTM) เส้นผ่านศูนย์กลางของเหล็กเส้นเสริมแรงจะระบุด้วย "#" ตามด้วยตัวเลข เช่น #3, #4, #5 เป็นต้น ระบบการกำหนดหมายเลขนี้มักเรียกกันว่า "เลขขนาดเหล็กเส้น" ซึ่งสอดคล้องกับเส้นผ่านศูนย์กลางระบุของเหล็กเส้น ซึ่งมีหน่วยเป็นนิ้ว

ขนาด	DN (นิ้ว)	DN (มิลลิเมตร)
#3	0.375	9.5
#4	0.500	12.7
#5	0.625	15.9
#6	0.750	19.1
#7	0.875	22.2
#8	1.000	25.4
#9	1.128	28.7
#10	1.270	32.3
#11	1.410	35.8
#14	1.693	43.0
#18	2.257	57.3

เหล็กเส้นเสริมแรงเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก:

ส่วนใหญ่คือ #3 และ #4 (9-12 มม.) โดยทั่วไปใช้สำหรับเหล็กปลอก เหล็กกระจาย และการเสริมเหล็กโครงสร้างอื่นๆ

เหล็กเส้นเสริมแรงเส้นผ่านศูนย์กลางกลางและใหญ่:

ส่วนใหญ่คือ #5-#14 (15-43 มม.) ใช้ในคานหลัก เสา กำแพงรับแรงเฉือน และส่วนประกอบรับน้ำหนักหลักอื่นๆ

เหล็กเส้นเสริมแรงเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่พิเศษ:

เหล็กเส้นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 50 มม. ขึ้นไป เช่น เหล็กเส้น #18 ส่วนใหญ่ใช้ในอาคารสูง สะพานขนาดใหญ่ และโครงสร้างอื่นๆ ที่มีข้อกำหนดความสามารถในการรับน้ำหนักสูงเป็นพิเศษ

2. การทำความเข้าใจเกี่ยวกับความแข็งแรง/เกรดของเหล็กเส้นเสริมแรง

แล้วการรู้แค่เส้นผ่านศูนย์กลางของเหล็กเส้นเพียงพอหรือไม่? ไม่ เรายังต้องทราบความแข็งแรงของมันด้วย

ในมาตรฐานอเมริกา (ASTM) เกรดความแข็งแรงของเหล็กเส้นเสริมแรงแบ่งออกเป็นเกรดที่ใช้กันทั่วไปดังต่อไปนี้ โดยหลักแล้วกำหนดโดยค่าความเค้นคราก

Grade 60: ความเค้นคราก 60 ksi (ประมาณ 420 MPa)
Grade 80: ความเค้นคราก 80 ksi (ประมาณ 550 MPa)
Grade 100: ความเค้นคราก 100 ksi (ประมาณ 690 MPa)
Grade 120: ความเค้นคราก 120 ksi (ประมาณ 830 MPa)

ความเค้นครากที่ใกล้เคียงกันช่วยให้สามารถสร้างความสัมพันธ์ที่สอดคล้องกันระหว่างเหล็กเส้นชนิดต่างๆ ได้:

มาตรฐาน ASTM Grade 60 ของสหรัฐอเมริกา สอดคล้องกับ เหล็กเส้น TMT ของอินเดีย (Fe500), เหล็กเส้น HRB ของจีน (HRB400E), B500B ของอังกฤษ และ DIN 488 ของเยอรมนี เป็นต้น

การออกแบบข้อต่อเหล็กเส้นต้องเป็นไปตามข้อกำหนดกำลังครากของการต่อเหล็กเส้นที่สอดคล้องกัน

3. การทำความเข้าใจเกี่ยวกับข้อต่อเชิงกลประเภทที่ 1 และประเภทที่ 2

ในระดับสากล ข้อต่อเหล็กเส้นแบ่งออกเป็นสองประเภทตามมาตรฐาน American Concrete Institute (ACI 318): ข้อต่อเหล็กเส้นประเภทที่ 1 และข้อต่อเหล็กเส้นประเภทที่ 2

1. ข้อต่อเหล็กเส้นประเภทที่ 1

ข้อต่อเหล็กเส้นประเภทที่ 1 ต้องมีความแข็งแรงอย่างน้อย 125% ของความเค้นครากของเหล็กเส้นภายใต้สภาวะแรงดึง

2. ข้อต่อเหล็กเส้นประเภทที่ 2

ข้อต่อเหล็กเส้นประเภทที่ 2 ไม่เพียงแต่เป็นไปตามข้อกำหนดความเค้นคราก 125% ของข้อต่อประเภทที่ 1 เท่านั้น แต่ยังกำหนดให้ความแข็งแรงของข้อต่อต้องเท่ากับ 100% ของความต้านทานแรงดึงสูงสุดของเหล็กเส้นอีกด้วย

เกี่ยวกับการต่อเหล็กเสริม (rebar splicing) โดยเฉพาะเหล็กเส้นที่ต่อกันโดยใช้ข้อต่อเชิงกลนั้น จำเป็นต้องมีการทดสอบแรงดึง (การทดสอบแรงดึงเหล็กเส้นคืออะไร?) ดังที่แสดงในรูปด้านล่าง

การทดสอบแรงดึงจะตรวจสอบว่ารอยต่อเชิงกลสามารถถึงค่าความเค้นครากที่สอดคล้องกันได้หรือไม่หลังจากเชื่อมต่อข้อต่อกับเหล็กเส้นที่เข้ากันแล้ว